第二章 非均相物系分离习题解答
化工原理非均相物系分离习题库.
非均相物系分离一、填空题1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1,在空气中为u2，则u12；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则u34。
(＞，＜，＝) dg(ρs-ρ)18μ2答：ut=，因为水的粘度大于空气的粘度，所以u1<u2热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以u3<u42．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将（上升、下降、不变），导致此变化的原因是1）；2）。
答：上升，原因：粘度上升，尘降速度下降；体积流量上升，停留时间减少。
3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度，气体的体积流量，气体停留时间，可100%除去的最小粒径dmin。
（增大、减小、不变）答：减小、减小、增大，减小。
4dg(ρs-ρ)3ρξut=，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， nRTpV=压强增加，，所以气体的体积流量减小， Lu=LVs/At=气体的停留时间，气体体积流量减小，故停留时间变大。
非均相物系分离最小粒径在斯托克斯区dmin=18μutg(ρs-ρ)，沉降速度下降，故最小粒径减小。
4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P1，总效率为η1，通过细长型旋风分离器时压降为P2，总效率为η2，则：PP2，η1 η2。
答：小于，小于5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数：1）s=0，压差提高一倍，其他条件不变，τ'；2）s=0.5，压差提高一倍，其他条件不变，τ'τ；3）s=1，压差提高一倍，其他条件不变，τ'τ；1）0. 5；2）0.707；3）1τ∝1/(∆p)1-s，可得上述结果。
6．某旋风分离器的分离因数k=100，旋转半径R=0.3m，则切向速度utm/s。
2非均相混合物分离操作习题2
填空题选择题1. 在混合物中，各处物料性质不均匀，且具有明显相界面存在的物系称为（ B ）。
A、均相物系；B、非均相物系；C、分散相；D、连续相。
2. 在外力的作用下，利用分散相和连续相之间密度的差异，使之发生相对运动而实现分离的操作。
称为（B ）分离操作。
A、过滤；B、沉降；C、静电； D 、湿洗。
3. 利用被分离的两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离的操作。
称为（ A ）分离操作。
A、过滤；B、沉降；C、静电；D、湿洗。
4. 欲提高降尘室的生产能力，主要的措施是（C ）。
A、提高降尘室的高度；B、延长沉降时间；C、增大沉降面积；D、以上都是5. 为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度，应采用（B ）的转鼓。
A、高转速、大直径；B、高转速、小直径；C、低转速、大直径；D、低转速，小直径6. 用板框压滤机恒压过滤某一滤浆（滤渣为不可压缩，且忽略介质阻力），若过滤时间相同，要使其得到的滤液量增加一倍的方法有（ A ）。
A、将过滤面积增加一倍；B、将过滤压差增加一倍；C、将滤浆温度到高一倍；D、以上都是7. 板框压滤机组合时应将板、框按（B ）顺序置于机架上。
A、123123123……；B、123212321……；C、3121212……；D、321321321……8. 有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在2～3 μm ，现要达到较好的除尘效果，可采（ C ）的除尘设备。
A、降尘室；B、旋风分离器；C、湿法除尘；D、袋滤器9. 当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（ C ）的大小对沉降速度的影响最为显著。
A、颗粒密度；B、空气粘度；C、颗粒直径；D、以上都是10. 卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于（B ）离心机。
A、沉降式；B、过滤式；C、分离式；D、以上都不11. 在重力场中，固体颗粒在静止流体中的沉降速度与下列因素无关的是（ D ）。
A、颗粒几何形状；B、颗粒几何尺寸；C、颗粒与流体密度；D、流体的流速12. 含尘气体通过长4 m，宽3 m，高1 m的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25 m/s，则降尘室的生产能力为（ A ）m3/s。
非均相物系分离题库
答案：临界直径 分离效率 压力损失
06、文丘里除尘器其主体由
、
、
，后引入
。
答案：收缩管 喉管 扩散管 旋风分离器
07、泡沫除尘器适用于净制含有
或
气体的设备。
答案：灰尘 雾沫气体
三、判断题 ( )1、沉降分离的原理是依据分散物质与分散介质之间的粘度差来分离的。
答案：× ( )2、沉降分离要满足的基本条件是，停留时间不小于沉降时间，且停留时间越大越好。
A、粒子的几何形状
B、粒子的尺寸大小
C、流体与粒子的密度
D、流体的速度
答案：A
4、微粒在降尘室内能除去的条件为：停留时间( )它的尘降时间。
A、不等于
B、大于或等于 C、小于
D、大于或小于
答案： B
5、降尘室的生产能力( )。
A、只与沉降面积 和颗粒沉降速度 有关
B、与 ， 及降尘室高度 有关
C、只与沉降面积 有关
学习情境二 非均相物系的分离与操作题库
一、选择题
1、 在外力作用下，使密度不同的两相发生相对运动而实现分离的操作是( )。
A、蒸馏
B、沉降
C、萃取
D、过滤
答案： B
2、下列用来分离气-固非均相物系的是( )。
A、板框压滤机
B、转筒真空过滤机
C、袋滤器
D、三足式离心机
答案： C
3、在重力场中，微小颗粒的沉降速度与( )无关。
B、延长沉降时间 C、增大沉降面积
答案： C
11、离心分离的基本原理是固体颗粒产生的离心力( )液体产生的离心力 。
A、小于
B、等于
C、大于
D、两者无关
1
答案：C
非均相物系分离习题课
。
B 滤液在过滤介质中呈层流流动 D 滤液在饼层中呈层流流动
2、工业上应用最广泛的间歇过滤机有 吸滤型过滤机为 。 3、由过滤基本方程式 dq p1 s d r0(q qe )
、ห้องสมุดไป่ตู้
，连续
，说明强化过滤过程的措施（至少写出三条） 。 4、饼层过滤是指 ，深床过滤是指 。
9、降尘室内，颗粒的沉降处于斯托克斯区，单层时能 除去的最小颗粒粒径为50μm，当加三层隔板后，能除 去的最小颗粒粒径将变为 μm。 10、降尘室内，颗粒的沉降处于斯托克斯区，粒径为 60μm的颗粒理论上恰能完全除去，则粒径为30μm的 颗粒理论上能除去的百分率是 。 11、某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径为0.4m， 尘气的切向速度为20m/s，则分离因数为 。 12、粒子在重力场中沉降时，受到的力 有 。
5、恒压过滤某种悬浮液（忽略介质阻力，滤饼不可压 缩），已知10 min 单位面积上得滤液0.1 m3, 要使1h 得滤液3 m3，则所需过滤面积为 m2。 6、在重力场中，固体的自由沉降速度与 无关 A 粒子几何形状 B 粒子几何尺寸 C 粒子及流体密 度 D 流体的流速 7、含尘气体，初始温度为30℃，需在进入反应器前除 去尘粒并升温至120℃，在流程布置上宜 。 A 先除尘后升温 B 先升温后除尘 C 升温除尘哪 个在先均可 8、理论上降尘室的生产能力与 和 有关， 而与 无关。
5恒压过滤某种悬浮液忽略介质阻力滤饼不可压缩已知10min单位面积上得滤液01m3要使1h得滤液3m3则所需过滤面积为6在重力场中固体的自由沉降速度与a粒子几何形状b粒子几何尺寸d流体的流速7含尘气体初始温度为30需在进入反应器前除去尘粒并升温至120在流程布置上宜a先除尘后升温b先升温后除尘m2
非均相物系分离2
非均相一、填空题：1. 按操作原理分类，离心机可分为______________、_______________、______________ 三类。
答案：沉降式、过滤式、分离式2. 某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m.s，则离心机的分离因数等于__________。
答案：10003. 离心机的分离因数越大，则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果，一般采用________________的离心机。
答案：好; 高转速; 小直径4. 过滤速率是指___________________________ 。
在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。
答案：单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢5. 悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
答案：重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度6. 沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
答案：重离心沉积7. 降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
答案：增大沉降面积，提高生产能力8. 悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________答案：固体微粒，包围在微粒周围的液体9. 自由沉降是___________________________________ 。
答案：沉降过程颗粒互不干扰的沉降10. 当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
复习题(附答案)
复习题第一章 流体流动与输送一、填空题1.流体的密度是指 单位体积流体所具有的质量 ，其单位为kg/m3 。
2. 20℃时苯的密度为880kg/m 3，甲苯的密度为866kg/m 3，则含苯40%（质量）苯、甲苯溶液的密度为 871.55 3/m kg 。
3.流体的粘度是描述流体 流动 性能的物理量，一般用符号 μ 表示；流体的粘度越大，流动时阻力损失 越大 。
4.流体的流动形态有 层流 和 湍流 两种，可用 雷诺数Re 判断。
5.流体阻力产生的根本原因是 流体本身的粘性 ，而 流动型态 与 管路条件 是产生流体阻力的外因。
6.管路防腐要涂油漆，一般油漆的颜色与物料的性质、用途有关。
那么红色管为 主要物料管 ；黄色管为 危险品管 ；绿色管为 水管 。
7.转子流量计应垂直安装，流体 由下而上 流动；读数读转子的 最大截面处 ，一般为转子的 顶部 。
8.离心泵的构造主要包括 叶轮 和 泵轴 组成的旋转部件以及 泵壳 和 轴封 组成的固定部件。
9.离心泵开车时，泵空转、吸不上液体、进口处真空度低，此时泵发生了 气缚 现象，其原因可能是 没有灌泵 或 轴封不严密 。
10.离心泵运转时，泵振动大、噪音大、出口处压力低、流量下降，此时泵发生了气蚀现象，其原因可能是安装高度过高或吸入管路阻力太大或者被输送流体温度过高。
11.流体的特征是具有一定的体积；无一定的形状，其形状随容器的形状而改变；在外力作用下内部会发生相对运动。
12.化工管路的连接方式有螺纹连接、法兰连接、承插连接和焊接连接。
二、选择题1.有一串联管道，分别由管径为d1与d2的两管段串接而成。
d1＜d2。
其流体稳定流过该管道。
今确知d1管段内流体呈层流。
请断定流体在d2管段内的流型为( c )。
A.湍流B.过渡流C.层流D.须计算确定。
2.有两种关于粘性的说法：( a)。
(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
第二章非均相物系分离习题解答
第二章 非均相物系分离1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。
解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3（1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa·s ρ=998kg/m 3设沉降在滞流区，根据式（2-15）m/s 1002.81001.11881.9)9982650()1030(18)(43262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型)2~10(1038.21001.19981002.8103042346-----∈⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==μρt t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求（2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa·s ρ=1.21kg/m 3设沉降在滞流区m/s 1018.71081.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型：)2~10(144.01081.121.11018.710304526----∈=⨯⨯⨯⨯⨯==μρt t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。
2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？ 解：已知ρs =2150kg/m 3查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3 当2==μρt t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理218)(23==-μρμρρρt s du g d 所以μm 3.77m 1073.721.181.9)21.12150()1081.1(36)(36532532=⨯=⨯⨯-⨯⨯=-=--ρρρμg d s 3、直径为10μm 的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R ＝0.05m 处的切向速度为12m/s ，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。
非均相物系分离实验报告思考题
非均相物系分离实验报告思考题引言在化学实验中，非均相物系分离是一个常见而重要的实验技术。
通过分离物系的不同组分，我们可以获得纯净的物质，进一步进行化学分析和研究。
在本次实验中，我们将探索非均相物系分离的原理、方法及应用，并对实验过程和结果进行讨论和分析。
实验目的1.理解非均相物系分离的基本原理，并能够应用于实际实验；2.掌握几种常见的非均相物系分离方法的原理和操作技巧；3.熟悉非均相物系分离在实际应用中的意义和局限性。
一、非均相物系分离原理1.1 概述非均相物系是指由两种或更多种物质组成的体系，这些物质在物理性质上有明显差异，如沉淀、溶液等。
分离非均相物系的目的是将其中的不同组分分离出来，使得每个组分单独存在，并可单独进行分析和研究。
1.2 常见的非均相物系分离方法1.2.1 过滤过滤是一种常见的物质分离方法，它基于固体颗粒和溶液之间的大小差异。
通过合适的滤纸或滤膜，可以将固体颗粒拦截下来，而溶液则通过滤纸或滤膜进一步处理。
过滤的原理是利用滤料的孔径较小，能够阻止固体颗粒通过，而溶液则可以通过滤料。
根据滤料的孔径大小，可以选择不同精度的过滤，通常有粗过滤、普通过滤和微过滤等。
1.2.2 结晶结晶是一种固-液分离的方法，它利用溶质在溶剂中溶解度的变化，通过控制温度和浓度的变化，使得溶质从溶液中析出形成晶体。
结晶的过程一般分为溶解和结晶两个阶段。
首先，将溶质加入溶剂中，通过加热或搅拌使溶质充分溶解。
然后，通过降温或浓缩溶液，使溶质过饱和而结晶出来。
1.2.3 蒸馏蒸馏是一种液体分离的方法，它基于液体组分之间的沸点差异。
通过加热混合溶液，使其中沸点较低的组分先汽化，然后将其冷凝成液体收集。
蒸馏的原理是利用液体组分的沸点差异，通过控制温度和压力，使得沸点较低的组分汽化，然后经过冷凝形成液体。
1.2.4 萃取萃取是一种液液分离的方法，它利用不同溶剂对溶质的亲和性差异，通过溶质在两相间的传递实现分离。
萃取的原理是利用两种溶剂对溶质的不同溶解度，将混合物与适当的溶剂进行搅拌，使得溶质在两相间传递。
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K=4×10-6m2/s ,qe=2、5×10-2m3/m2,
(1)因为Q=3800/5000=0、76m3滤液/h
由式(2-42)
所以V=2、5×0、76=1、9 m3
由式(2-38a)
解之A=14、7 m2≈15 m2
解:已知A=0、093m2、t1=50s、V1=2、27×10-3m3、t2=100s、V2=3、35×10-3m3、t3=200s
由于
根据式(2-38a)
联立解之:qe=4、14×10-3K=1、596×10-5
因此
q3=0、0525
所以V3=q3A=0、0525×0、093=4、88×10-3m3
解:因为过滤面积A=πDL=3、14×1、75×0、9=4、95m2
浸没度ψ=126°/360°=0、35
由式(2-45a)
10、某转筒真空过滤机每分钟转2转,每小时可得滤液4 m3。若过滤介质阻力可以忽略,每小时获得6 m3滤液时转鼓转速应为多少？此时转鼓表面滤饼得厚度为原来得多少倍？操作中所用得真空度维持不变。
当时就是颗粒在空气中滞流沉降得最大粒径,根据式(2-15)并整理
所以
3、直径为10μm得石英颗粒随20℃得水作旋转运动,在旋转半径R＝0、05m处得切向速度为12m/s,,求该处得离心沉降速度与离心分离因数。
解:已知d=10μm、R=0、05m、ui=12m/s
设沉降在滞流区,根据式(2-15)g改为ui/R即
(1)
(2)查10℃空气μ=1、76×10-5Pa·s
200℃空气μ‘=2、60×10-5Pa·s
(3)
5、已知含尘气体中尘粒得密度为2300kg/ m3。气体流量为1000 m3/h、黏度为3、6×10－5Pa、s、密度为0、674kg/ m3,若用如图2-6所示得标准旋风分离器进行除尘,分离器圆筒直径为400mm,试估算其临界粒径及气体压强降。
解:已知ρs=2300kg/m3、Vh=1000m3/h、μ=3、6×10-5Pa、s、ρ=0、674 kg/m3、
D=400mm=0、4m,
根据标准旋风分离器h=D/2、B=D/4
故该分离器进口截面积A=hB=D2/8
所以
根据式(2-26)取标准旋风分离器N=5则
根据式(2-30)取ξ=8、0
6、有一过滤面积为0、093m2得小型板框压滤机,恒压过滤含有碳酸钙颗粒得水悬浮液。过滤时间为50秒时,共得到2、27×10-3m3得滤液;过滤时间为100秒时。共得到3、35×10-3m3得滤液。试求当过滤时间为200秒时,可得到多少滤液？
解:滤框总容积V0=0、812×0、025×36=0、590 m3
过滤面积A=0、812×2×36=47、2 m2
生产总周期为T=283+2×283+15×60=1749s
由得一个周期滤液量为
所以生产能力为
9、有一直径为1、75m,长0、9m得转筒真空过滤机过滤水悬浮液。操作条件下浸没度为126o,转速为1r/min,滤布阻力可以忽略,过滤常数K为5、15×10-6m2/s,求其生产能力。
第二章非均相物系分离
1、试计算直径为30μm得球形石英颗粒(其密度为2650kg/ m3),在20℃水中与20℃常压空气中得自由沉降速度。
解:已知d=30μm、ρs=2650kg/m3
(1)20℃水μ=1、01×10-3Pa·sρ=998kg/m3
设沉降在滞流区0-4m/s为所求
7、某生产过程每年须生产滤液3800 m3,年工作时间5000h,采用间歇式过滤机,在恒压下每一操作周期为2、5h,其中过滤时间为1、5h,将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4×10-6m2/s;qe=2、5×10-2m3/m2。滤饼不洗涤,试求:
（1）所需过滤面积,
（2）今有过滤面积8m2得过滤机,需要几台？
校核流型
ur=0、0262m/s为所求。
所以
4、某工厂用一降尘室处理含尘气体,假设尘粒作滞流沉降。下列情况下,降尘室得最大生产能力如何变化？
（1）要完全分离得最小粒径由60μm降至30μm;
（2）空气温度由10℃升至200℃;
（3）增加水平隔板数目,使沉降面积由10m2增至30 m2。
解:根据及VS=blutc
解:已知Q1=4m3/h ,n1=2r/min ,Q2=6m3/h ,Ve=0
由式(2-45a)两边平方,得
①
②
②/①
所以
由式(2-35)得
而v1=v2又A不变,以1小时为计算基准,则Q1=V1Q2=V2
故
(2)20℃常压空气μ=1、81×10-5Pa·sρ=1、21kg/m3
设沉降在滞流区
校核流型:
假设成立,ut=7、18×10-2m/s为所求。
2、密度为2150kg/ m3得烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降得最大颗粒直径就是多少？
解:已知ρs=2150kg/m3
查20℃空气μ=1、81×10-5Pa、sρ=1、21kg/m3
(2)因为过滤机为8 m2/台,所以需2台过滤机。
8、BMS50/810-25型板框压滤机,滤框尺寸为810×810×25mm,共36个框,现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下得过滤常数为K=2、72×10-5m2/s;qe=3、45×10-3m3/m2。每滤出1 m3滤液得同时,生成0、148 m3得滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间得2倍,辅助时间15min,其生产能力为多少？